Комментарии к дневнику

В незамкнутых (колесо) и замкнутых (спортивная обувь) системах нужно использовать различные подходы для уменьшения потерь энергии,- в первом случае увеличивать жёсткость для минимизации деформаций, во втором оптимизировать её с целью способствования максимальному превращению кинетической энергии движения в потенциальную упругой деформации, и наоборот. Мяч представляет собой незамкнутую систему, когда катится, и замкнутую в момент соударения.

Когда-то на моём дорожном Аисте ободья 622-25 были заложены ободной лентой толщиной 2,5 мм, что сокращало объём и высоту воздуха в шинах 40-622, заметно способствуя увеличению их жёсткости и уменьшению трения качения колёс.

Сообщение от Tokisoda

Я дунул 2 атмосферы, и уже как камень, едет по асфальту хорошо.

Сообщение от Were1325

2 атм мягкое совсем.

Наглядный пример того, что ...

Сообщение от Pranevich Ihar

Не только давление воздуха в пневмошине определяет её жёсткость.

В общем случае допустимо предполагать, что энергетическая эффективность пневмошины невысока. К примеру, коэффициент лёгкости хода шины 32-622 не менее 0,22 (ГОСТ 4750-89 "Шины пневматические для велосипедов. Технические условия", https://internet-law.ru/gosts/gost/11205/),- это означает, что полезная работа может составлять 22%, а силы трения качения 78% от общей.

Чем лучше покрытие дороги, тем жёстче должны быть колёса для минимизации потерь энергии на их непрерывно происходящие в процессе качения деформации.

В некоторых дорожных условиях более жёсткое колесо катится, по ощущениям, мягче.

Сокращение величины статического прогиба ведёт к уменьшению коэффициента трения качения колеса.

Коэффициент трения качения абсолютно твёрдого шара или цилиндра по абсолютно твёрдому плоскому покрытию равен нулю, как и коэффициент восстановления при ударе абсолютно твёрдого тела об абсолютно твёрдую поверхность.

Потери энергии на деформации можно проиллюстрировать следующим примером. На ровной твёрдой горизонтальной поверхности лежит тело, для перемещения на расстояние s по которой с постоянной скоростью нужно приложить силу F, её работа, полезная, A(п)= F·s. Допускается теперь, что сила действует на тело через пружину жёсткостью k, которая деформируется на величину x= F/k, при этом затрачиваемая работа A(д)= (F·F)/(2·k). Общая работа силы по движению тела в этом случае равна A(о)= A(п)+ A(д)= F·s+(F·F)/(2·k); коэффициент полезного действия η= A(п)/A(о)= A(п)/(A(п)+ A(д))= 1/(1+ F/(2·k·s)), то есть тем ближе к нулю, чем больше сила F и меньше жёсткость пружины k, расстояние s.

Сообщение от Pranevich Ihar

Если более жёсткое колесо, держа в руке, отпустить с некоторой высоты на твёрдую поверхность, то оно после удара поднимется на существенно меньшую, так как запасает небольшую потенциальную энергию, которая в незамкнутой системе препятствует качению.

Сообщение от Pranevich Ihar

W= (k·x·x)/2= (F·F)/(2·k)

Сила F тем больше, чем выше скорость тела перед столкновением.

При одной и той же величине силы, действующей на механическую систему, энергия её деформации тем больше, чем меньше жёсткость: W= (k·x·x)/2= (F·F)/(2·k), где по закону Гука F= k·x.

Чем больше коэффициент трения качения колеса на малой скорости, тем существеннее его рост с её увеличением.

Нет никаких оснований считать, что, при иных схожих условиях, колесо, имеющее на определённой скорости меньшее значение коэффициента трения качения по сравнению с другим, на низшей будет обладать большим.

Сообщение от Pranevich Ihar

Давление находящегося в шине воздуха на обод будет несколько большим в области её контакта с дорогой за счёт действия внешних сил, которые создают дополнительное давление,- обод локально деформируется, натяжение близлежащих спиц ослабевает; при данных условиях закон Паскаля не применим, так как нельзя пренебречь сжимаемостью воздуха.

Давление газа есть результат упругих столкновений его молекул со стенками ёмкости, в которой он находится. Если шина в месте контакта с дорогой сжимается, то расстояние между ней и ободом в этой области уменьшается, количество ударов об их в единицу времени становится больше, давление локально повышается.

Сообщение от Pranevich Ihar

Проводились эксперименты с покрышками 20- 622. Длина пути до остановки составила 477 м, значение коэффициента трения качения 0,00346 м.

Сообщение от Pranevich Ihar

Можно ручные весы одной стороной через шнур закрепить к чему-то неподвижному, другую велосипедист держит в руке, повышая силу натяжения

Среднее показание весов составило 0,80 кг, выраженное в метрах значение коэффициента трения качения получилось равным 0,00343 м. Следует заметить, что поверхность, на которой расположен велосипед, должна быть ровной горизонтальной, иначе возможны неточности.

Сообщение от Pranevich Ihar

Подобное влияние скорости, весовой нагрузки на мощность сил трения качения наблюдается и в системе "колесо- железнодорожное полотно", краткое описание соответствующей статьи в международном научном журнале "Трение и износ" приведено здесь: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47311432.

В "Journal of Friction and Wear": https://link.springer.com/article/10...68366621050020.

Сообщение от Pranevich Ihar

Похожий эффект наблюдается и при увеличении жёсткости элементов верхнего строения железнодорожного пути, аннотация научной статьи в журнале "Трение и износ": https://www.elibrary.ru/item.asp?id=47311432.

В переводной версии журнала "Трение и износ", "Journal of Friction and Wear": https://link.springer.com/article/10...68366621050020.

Сообщение от Pranevich Ihar

снимает показания (кг)

Среднее значение отнесённого к радиусу колеса коэффициента трения качения можно определить, если разделить показания весов на суммарную массу велосипедиста и велосипеда.

Сообщение от Pranevich Ihar

Велосипедист садится на велосипед, установленный на горизонтальной поверхности, экспериментатор постепенно увеличивает усилие на расположенные параллельно ей ручные весы, прикреплённые одной стороной к велосипеду

Можно ручные весы одной стороной через шнур закрепить к чему-то неподвижному, другую велосипедист держит в руке, повышая силу натяжения, ...

Сообщение от Pranevich Ihar

и после начала движения снимает показания (кг),- для получения величины силы трения качения их нужно умножить на ускорение свободного падения, а мощности,- ещё и на предполагаемую скорость движения (м/с).

Велосипед с более жёсткими колёсами легче катить, он меньше подскакивает на неровностях.